(57)【要約】      （修正有）【課題】反応ガス流路における液体水の発生および滞留を抑制することができかつ発電セルの積層方向に小型化することができる燃料電池を提供する。【解決手段】燃料電池は、少なくとも一部の断面が波形状であり一面の凹部が酸化剤ガス流路を形成し他面における一面の凹部に隣接する凹部が冷却媒体流路を形成する第１のセパレータ１１を備え、酸化剤ガス流路および冷却媒体流路は折り返し部によって同一の方向に折り返すサーペンタイン形状を有しかつ入口側および出口側の両方においてマニホールド連通部を介してマニホールドに接続され、マニホールド連通部および折り返し部は格子点状に形成された複数の突起部から構成され、冷却媒体流路の入口側のマニホールドは酸化剤ガス流路の入口側のマニホールドおよびマニホールド連通部に隣接し、酸化剤ガス流路を流動する酸化剤ガスと冷却媒体流路を流動する冷却媒体とは同一の方向に流動する。【選択図】図２
2007073192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部の断面が波形状であり、一面の凹部が酸化剤ガス流路を形成し、他面における前記一面の凹部に隣接する凹部が冷却媒体流路を形成する第１のセパレータを備え、
前記酸化剤ガス流路および前記冷却媒体流路は、折り返し部によって同一の方向に折り返すサーペンタイン形状を有し、かつ、入口側および出口側の両方においてマニホールド連通部を介してマニホールドに接続され、
前記マニホールド連通部および前記折り返し部は、格子点状に形成された複数の突起部から構成され、
前記冷却媒体流路の入口側のマニホールドは、前記酸化剤ガス流路の入口側のマニホールドおよびマニホールド連通部に隣接し、
前記酸化剤ガス流路を流動する酸化剤ガスと前記冷却媒体流路を流動する冷却媒体とは、同一の方向に流動することを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
他面に燃料ガス流路が形成され、電解質膜を備える発電部を挟んで前記第１のセパレータと対向する第２のセパレータを備え、
前記燃料ガス流路は、折り返し部によって折り返すサーペンタイン形状を有し、かつ、入口側および出口側の両方においてマニホールド連通部を介してマニホールドに接続され、
前記燃料ガス流路の入口側のマニホールドは、前記冷却媒体流路または前記酸化剤ガス流路の出口側のマニホールドに隣接し、
前記燃料ガス流路の直線部における燃料ガスの流動方向は、前記酸化剤ガスの直線部における流動方向と逆であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記電解質膜は、水素イオン導電性を有する固体高分子から構成されることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池。
【請求項４】
請求項２または３記載の燃料電池と、
前記冷却媒体流路の入口側のマニホールドに冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、
前記酸化剤ガス流路の入口側のマニホールドに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記燃料ガス流路の入口側のマニホールドに燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段とを備えることを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池およびそれを備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、一般的には水素及び酸素を燃料として電気エネルギーを得る装置である。この燃料電池は、環境面において優れかつ高いエネルギー効率が実現できることから、今後のエネルギー供給システムとして広く開発が進められてきている。
【０００３】
この燃料電池は、固体高分子等からなる電解質膜の両側のそれぞれに、水素を含む燃料ガスを供給する流体通路が形成されたセパレータと、酸素を含む酸化剤ガスを供給する流体通路が形成されたセパレータとが設けられた発電セルを備えている。この発電セルが所定数積層されて燃料電池スタックを構成する。この燃料電池スタックに対して小型化の要求がなされている。
【０００４】
そこで、凹凸状にプレス加工が施された金属製プレートを上記セパレータとして用いる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、反応ガス流路および冷却水流路としてセパレータの表裏面の凹部を用いていることから、燃料電池を小型化することができる。また、反応ガス流路がサーペンタイン形状を有することから、反応ガスが電解質に効率よく供給される。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術を用いると、反応ガス流路がサーペンタイン流路を流動し、冷却水流路がストレート流路を流動する。この場合、冷却水の流動によって生じる反応ガス流路および冷却水流路の温度分布に起因して、カソード側の反応ガス流路に液体水が滞留するおそれがある。特に、サーペンタイン流路の折り返し部において滞留する液体水を除去するのは困難である。その結果、発電セル間に反応ガス流量にばらつきが発生するおそれがある。
【０００６】
そこで、カーボンセパレータを用いてサーペンタイン型酸化剤ガス流路および冷却媒体流路の形状を規定する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、セパレータの一面に形成された流路形状に拘束されることなく他面の流路形状を規定することが可能である。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１０８５０５号公報
【特許文献２】特表平９−５１１３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、凹凸状にプレス加工が施された金属製プレートの厚さに比較してカーボンセパレータの厚さは大きくなってしまう。その結果、特許文献２の技術では燃料電池が発電セルの積層方向に大きくなってしまう。
【０００９】
本発明は、サーペンタイン形状の反応ガス流路における液体水の発生および滞留を抑制することができ、かつ、発電セルの積層方向に小型化することができる燃料電池およびそれを備える燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る燃料電池は、少なくとも一部の断面が波形状であり一面の凹部が酸化剤ガス流路を形成し他面における一面の凹部に隣接する凹部が冷却媒体流路を形成する第１のセパレータを備え、酸化剤ガス流路および冷却媒体流路は折り返し部によって同一の方向に折り返すサーペンタイン形状を有しかつ入口側および出口側の両方においてマニホールド連通部を介してマニホールドに接続され、マニホールド連通部および折り返し部は格子点状に形成された複数の突起部から構成され、冷却媒体流路の入口側のマニホールドは酸化剤ガス流路の入口側のマニホールドおよびマニホールド連通部に隣接し、酸化剤ガス流路を流動する酸化剤ガスと冷却媒体流路を流動する冷却媒体とは同一の方向に流動することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る燃料電池においては、冷却媒体により酸化剤ガス流路が冷却される。この場合、酸化剤ガス流路の入口近傍の温度が最も低くなる。それにより、酸化剤ガスによる燃料電池のカソードおよび電解質の乾燥が抑制される。また、酸化剤ガス流路の折り返し部においては、冷却媒体の温度は上昇している。それにより、酸化剤ガス流路の折り返し部においては、発電反応によって生じた水の液体化が抑制される。したがって、本発明に係る燃料電池においては、酸化剤ガスの折り返し部における液体水の滞留が抑制される。その結果、本発明に係る燃料電池における反応ガス流量のばらつきが抑制される。
【００１２】
また、第１のセパレータの両面に形成された凹部を冷却媒体流路および酸化剤ガス流路として用いていることから、本発明に係る燃料電池は積層方向に小型化される。なお、マニホールド連通部および折り返し部は格子点状に形成された複数の突起部から構成されていることから、酸化剤ガス流路および冷却媒体流路の形状がそれぞれの裏面のマニホールド連通部および折り返し部に拘束されることはない。
【００１３】
他面に燃料ガス流路が形成され電解質膜を備える発電部を挟んで第１のセパレータと対向する第２のセパレータを備え、燃料ガス流路は折り返し部によって折り返すサーペンタイン形状を有しかつ入口側および出口側の両方においてマニホールド連通部を介してマニホールドに接続され、燃料ガス流路の入口側のマニホールドは冷却媒体流路または酸化剤ガス流路の出口側のマニホールドに隣接し、燃料ガス流路の直線部における燃料ガスの流動方向は酸化剤ガスの直線部における流動方向と逆であってもよい。この場合、燃料ガスの濃度分布と酸化剤ガスの濃度分布とが重複しなくなる。したがって、発電部における発電分布のばらつきが抑制される。その結果、本発明に係る燃料電池の発電効率が向上する。また、電解質膜は、水素イオン導電性を有する固体高分子から構成されていてもよい。
【００１４】
本発明に係る燃料電池システムは、請求項２または３記載の燃料電池と、冷却媒体流路の入口側のマニホールドに冷却媒体を供給する冷却媒体供給手段と、酸化剤ガス流路の入口側のマニホールドに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、燃料ガス流路の入口側のマニホールドに燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明に係る燃料電池システムにおいては、冷却媒体供給手段により冷却媒体流路の入口側のマニホールドに冷却媒体が供給され、酸化剤ガス供給手段により酸化剤ガスが酸化剤ガス流路の入口側のマニホールドに酸化剤ガスが供給される。この場合、酸化剤ガス流路を流動する酸化剤ガスと冷却媒体流路を流動する冷却媒体とは、同一の方向に流動する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、サーペンタイン形状の酸化剤ガス流路の折り返し部における液体水の発生および滞留を抑制することができるとともに、燃料電池を発電セルの積層方向に小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、第１実施例に係る燃料電池システム１００の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、燃料電池システム１００は、燃料電池２００、冷却水循環ポンプ２０１、酸化剤ガス供給手段２０２および燃料ガス供給手段２０３を含む。本実施例においては、燃料電池２００として固体高分子型燃料電池を用いた。
【００１９】
冷却水循環ポンプ２０１は、燃料電池２００の冷却水流路に冷却水を供給するためのポンプである。なお、冷却水循環ポンプ２０１は、冷却水の代わりにエチレングリコール、オイル等の他の冷却媒体を燃料電池２００に供給してもよい。酸化剤ガス供給手段２０２は、燃料電池２００のカソードに酸素を含有する酸化剤ガスを供給する装置である。酸化剤ガス供給手段２０２としては、例えば、エアポンプを用いることができる。燃料ガス供給手段２０３は、燃料電池２００のアノードに水素を含有する燃料ガスを供給する装置である。燃料ガス供給手段２０３としては、改質器、水素ボンベ、液体水素タンク等を用いることができる。
【００２０】
以下、図２〜図８を参照しながら燃料電池２００の詳細について説明する。図２は、本実施例に係る燃料電池２００の分解斜視図である。図２に示すように、燃料電池２００は、膜電極複合体（ＭＥＡ）から構成される発電部１２がセパレータ１１とセパレータ１３とによって挟持される構造を有する発電セルを備える。
【００２１】
図２においては簡略化されているが、実際の燃料電池２００においては、上記発電セルが複数積層されている。セパレータ１１，１３は、プレス加工処理が施されたステンレス等の金属から構成される。ここで、発電セルの積層方向をＺ方向とし、発電セルの一辺に平行かつＺ方向と直角な方向をＸ方向とし、方向Ｘおよび方向Ｚと直行する方向を方向Ｙとする。
【００２２】
セパレータ１１，１３および発電部１２のＸ方向の一端部には、冷却水入口マニホールド２１ａ、酸化剤ガス入口マニホールド２２ａおよび燃料ガス出口マニホールド２３ｂがＹ方向に順に形成されている。セパレータ１１，１３および発電部１２のＸ方向の他端部には、燃料ガス入口マニホールド２３ａ、酸化剤ガス出口マニホールド２２ｂおよび冷却水出口マニホールド２１ｂがＹ方向に順に形成されている。
【００２３】
冷却水入口マニホールド２１ａには、図１の冷却水循環ポンプ２０１から冷却水が供給される。酸化剤ガス入口マニホールド２２ａには、図１の酸化剤ガス供給手段２０２から酸化剤ガスが供給される。燃料ガス入口マニホールド２３ａには、図１の燃料ガス供給手段２０３から燃料ガスが供給される。
【００２４】
図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。図３に示すように、発電部１２は、パーフルオロスルホン酸等の固体高分子からなる電解質膜３１を備える。発電部１２は、電解質膜３１とセパレータ１１との間にカソード３２を備え、電解質膜３１とセパレータ１３との間にアノード３３を備える。カソード３２およびアノード３３は、電解質膜３１側に白金担持カーボンからなる触媒層を備え、電解質膜３１と反対側にカーボン等から構成されるガス拡散層を備える。
【００２５】
セパレータ１１，１３は、例えば波形状になるように凹凸状にプレス加工されている。それにより、セパレータ１１，１３の両面に複数の溝部が形成されている。これらの溝部が冷却水流路、酸化剤ガス流路および燃料ガス流路として用いられる。以下、詳細を説明する。
【００２６】
セパレータ１１と発電部１２との間に空間を形成するセパレータ１１の溝部４２が後述する酸化剤ガス流路５２として用いられる。セパレータ１３と発電部１２との間に空間を形成するセパレータ１３の溝部４３が後述する燃料ガス流路５３として用いられる。セパレータ１１とセパレータ１３との間に空間を形成するセパレータ１１の溝部４１とセパレータ１３の溝部４４とが後述する冷却水流路５１として用いられる。このように、セパレータ１１，１３の両面に形成された溝部を反応ガス流路および冷却水流路として用いることから、燃料電池２００は積層方向に小型化される。
【００２７】
図４は、セパレータ１１の発電部１２とは反対側の面を示す平面図である。図４に示すように、セパレータ１１の発電部１２とは反対側の面には、Ｘ方向に１往復半蛇行する冷却水流路５１が形成されている。冷却水流路５１の直線部は、Ｘ方向にストライプ状に形成された複数の溝部４１を含む。
【００２８】
また、セパレータ１１の発電部１２とは反対側の面には、冷却水入口マニホールド２１ａと複数の溝部４１との間、冷却水出口マニホールド２１ｂと複数の溝部４１との間、および冷却水流路５１の折り返し部に、ディンプル部５４が形成されている。複数の溝部４１と冷却水入口マニホールド２１ａおよび冷却水出口マニホールド２１ｂとはこのディンプル部５４を介して接続されている。ディンプル部５４においては、格子点状に複数の突起部５５が形成されている。複数の突起部５５は、例えば、エンボス加工等により形成することができる。冷却水流路５１の往路と復路とは、仕切り部によって仕切られている。この仕切り部は、プレス成形等により形成することができる。
【００２９】
図５は、セパレータ１１の発電部１２側の面を示す平面図である。したがって、図５は、図４に示したセパレータ１１の裏面を示す。図５に示すように、セパレータ１１の発電部１２側の面には、Ｘ方向に１往復半蛇行する酸化剤ガス流路５２が形成されている。酸化剤ガス流路５２の直線部は、Ｘ方向にストライプ状に形成された複数の溝部４２を含む。図３において説明したように、溝部４２と図３の溝部４１とは表裏一体的な関係を有する。
【００３０】
また、セパレータ１１の発電部１２側の面には、酸化剤ガス入口マニホールド２２ａと複数の溝部４２との間、酸化剤ガス出口マニホールド２２ｂと複数の溝部４２との間、および酸化剤ガス流路５２の折り返し部に、ディンプル部５６が形成されている。複数の溝部４２と酸化剤ガス入口マニホールド２２ａおよび酸化剤ガス出口マニホールド２２ｂとはこのディンプル部５６を介して接続されている。ディンプル部５６は、図４のディンプル部５４と表裏一体的に形成されている。このディンプル部５６においては、ディンプル部５４におけるそれぞれの突起部５５の間に突起部５７が形成されている。
【００３１】
以上のことから、酸化剤ガス流路５２および冷却水流路５１は、セパレータ１１において表裏一体的な構造を有する。すなわち、酸化剤ガス流路５２の位置の裏面に冷却水流路５１が形成されている。冷却水入口マニホールド２１ａが酸化剤ガス入口マニホールド２２ａおよび酸化剤ガス流路５２の冷却水入口マニホールド２１ａに接続されているディンプル部５４と隣接していることから、酸化剤ガスおよび冷却水はセパレータ１１のそれぞれの面において同一方向に流動する。すなわち、セパレータ１１をいずれか一方の面から見た場合に、酸化剤ガスの流動方向と冷却水の流動方向とが一致する。
【００３２】
本実施例においては、酸化剤ガス入口マニホールド２２ａと溝部４３との間にディンプル部５６が形成され、冷却水流路５１側の面のセパレータ１１の対応する位置にはディンプル部５４が形成されている。したがって、酸化剤ガス入口マニホールド２２ａと溝部４３との間の流路が、冷却水流路５１の形状に拘束されることはない。
【００３３】
図６は、セパレータ１３の発電部１２側の面を示す平面図である。図６に示すように、セパレータ１３の発電部１２側の面には、Ｘ方向に１往復半蛇行する燃料ガス流路５３が形成されている。燃料ガス流路５３の直線部は、Ｘ方向にストライプ状に形成された複数の溝部４３を含む。
【００３４】
また、セパレータ１３の発電部１２側の面には、燃料ガス入口マニホールド２３ａと複数の溝部４３との間、燃料ガス出口マニホールド２３ｂと複数の溝部４３との間、および燃料ガス流路５３の折り返し部に、ディンプル部５８が形成されている。複数の溝部４３と燃料ガス入口マニホールド２３ａおよび燃料ガス出口マニホールド２３ｂとは、このディンプル部５８を介して接続されている。ディンプル部５８においては、格子点状に複数の突起部５９が形成されている。複数の突起部５９は、例えば、エンボス加工等により形成することができる。燃料ガス流路５３の往路と復路とは、仕切り部によって仕切られている。この仕切り部は、プレス成形等により形成することができる。
【００３５】
なお、セパレータ１３の発電部１２とは反対側の面には、セパレータ１１の発電部１２とは反対側の面と同様の冷却水流路５１が形成されている。本実施例においては、冷却水流路５１の折り返し部にはディンプル部が形成されていることから、セパレータ１３のセパレータ１１側の面の形状は、裏面の冷却水流路５１の形状に拘束されることはない。
【００３６】
図７は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。図７に示すように、ディンプル部５４には複数の突起部５５が形成され、ディンプル部５６においては、複数の突起部５７が形成され、ディンプル部５８には複数の突起部５９が形成されている。
【００３７】
続いて、燃料電池２００の動作について説明する。まず、燃料ガス供給手段２０３によって燃料ガス入口マニホールド２３ａに燃料ガスが供給される。また、酸化剤ガス供給手段２０２によって酸化剤ガス入口マニホールド２２ａに酸化剤ガスが供給される。さらに、冷却水循環ポンプ２０１によって冷却水入口マニホールド２１ａに冷却水が供給される。
【００３８】
燃料ガスは、燃料ガス入口マニホールド２３ａから燃料ガス流路５３に供給される。この場合、燃料ガスは、燃料ガス流路５３を流動しつつ、アノード３３に供給される。アノード３３に供給された燃料ガス中の水素は、水素イオンに変換される。変換された水素イオンは、電解質膜３１を伝導し、カソード３２に到達する。
【００３９】
酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口マニホールド２２ａから酸化剤ガス流路５２に供給される。この場合、酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路５２を流動しつつ、カソード３２に供給される。カソード３２に供給された酸化剤ガスに含まれる酸素とカソード３２に到達した水素イオンとが反応し、水が発生するとともに電力が発生する。以上の行程により、燃料電池２００の発電が行われる。
【００４０】
アノード３３において消費されなかった燃料ガスは、燃料ガス流路５３を流動し、燃料ガス出口マニホールド２３ｂから排出される。また、カソード３２において消費されなかった酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路５２を流動し、酸化剤ガス出口マニホールド２２ｂから排出される。また、冷却水は、冷却水入口マニホールド２１ａから冷却水流路５１に供給される。冷却水は、冷却水流路５１を流動しつつ、発電反応によって加熱された燃料電池２００を冷却する。冷却水は、冷却水流路５１を流動した後、冷却水出口マニホールド２１ｂから排出され、冷却水循環ポンプ２０１を経由して再度冷却水流路５１に供給される。
【００４１】
なお、図２および図６に示すように、燃料ガス流路５３の直線部における燃料ガスの流動方向と酸化剤ガス流路５２の直線部における酸化剤ガスの流動方向とは互いに逆である。この場合、燃料ガスの濃度分布と酸化剤ガスの濃度分布とが重複しなくなる。したがって、発電部１２における発電分布のばらつきが抑制される。その結果、燃料電池２００の発電効率が向上する。
【００４２】
続いて、酸化剤ガスおよび冷却水の流動方向がもたらす効果について説明する。図８は、酸化剤ガスおよび冷却水の流動方向を示す模式図である。図８の実線矢印は冷却水の流動方向を示し、図８の破線矢印は酸化剤ガスの流動方向を示す。図８に示すように、冷却水および酸化剤ガスは、セパレータ１１の表裏面において互いに同一の方向に蛇行しながら流動する。
【００４３】
図８の領域６１に示すような酸化剤ガス入口マニホールド２２ａ近傍においては、酸化剤ガスによってカソード３２および電解質膜３１が乾燥する傾向にある。酸化剤ガス供給手段２０２から供給される酸化剤ガスには水蒸気が含まれないからである。しかしながら、冷却水は領域６１付近において最も低い温度を有する。領域６１付近においては、冷却水はまだ燃料電池２００の発電反応によって加熱されていないからである。したがって、領域６１の温度は低下する。それにより、酸化剤ガスによるカソード３２および電解質膜３１の乾燥を抑制することができる。
【００４４】
また、図８の領域６２に示すような酸化剤ガス流路５２の最初の折り返し領域においては、冷却水が燃料電池２００の発電反応によって加熱されていることから、冷却水の温度は上昇している。それにより、領域６２のカソード３２においては発電反応によって発生する水の液体化が抑制される。したがって、発電反応によって生じた水の液体化が抑制される。領域６２のような酸化剤ガス流路の折り返し部においては滞留する液体水の除去が困難であるが、本実施例に係る燃料電池２００においては、領域６２における液体水の滞留が抑制される。
【００４５】
さらに、図８の領域６３に示すような酸化剤ガス流路５２の２番目の折り返し領域においては、冷却水の温度はさらに上昇している。それにより、領域６３のカソード３２における水の液体化が抑制される。したがって、領域６３における液体水の滞留が抑制される。以上のことから、酸化剤ガス流路５２のいずれにおいても液体水の滞留が抑制される。したがって、発電セル間における反応ガス流量のばらつきが抑制される。
【００４６】
なお、本実施例においては、冷却水流路５１、酸化剤ガス流路５２および燃料ガス流路５３はＸ方向に１往復半しているが、１往復半以上往復してもよい。その場合、酸化剤ガスの流動方向と冷却媒体の流動方向とが互いに逆向きであれば本発明の効果が得られる。
【００４７】
本実施例においては、セパレータ１１が第１のセパレータに相当し、セパレータ１３が第２のセパレータに相当し、溝部４２が一面の凹部に相当し、溝部４１が冷却媒体を形成する凹部に相当し、ディンプル部５４，５６，５８が折り返し部およびマニホールド連通部に相当し、冷却水循環ポンプ２０１が冷却媒体供給手段に相当する。
【実施例２】
【００４８】
続いて、本発明の第２実施例に係る燃料電池２００ａについて説明する。燃料電池２００ａが第１実施例に係る燃料電池２００と異なる点は、冷却水入口マニホールド２１ａと酸化剤ガス入口マニホールド２２ａとが逆に配置されている点および冷却水出口マニホールド２１ｂと酸化剤ガス出口マニホールド２２ｂとが逆に配置されている点である。図９は、燃料電池２００ａにおける酸化剤ガスおよび冷却水の流動方向を示す模式図である。図９の実線矢印は冷却水の流動方向を示し、図９の破線矢印は酸化剤ガスの流動方向を示す。
【００４９】
図９に示すように、酸化剤ガスの入口マニホールドと冷却水の入口マニホールドとが逆に配置されていても酸化剤ガスの入口マニホールドと冷却水の入口マニホールドとは隣接している。それにより、酸化剤ガスの流動方向と冷却水の流動方向とが一致する。その結果、第２に実施例に係る燃料電池２００ａにおいても本発明の効果が得られる。
【００５０】
なお、酸化剤ガスの入口マニホールドと冷却水の入口マニホールドとが互いに隣接することによって酸化剤ガスの流動方向と冷却水の流動方向とが一致すれば、酸化剤ガス、冷却水および燃料ガスのマニホールドの位置は限定されない。酸化剤ガスの流路の直線部における流動方向と燃料ガスの流路の直線部における流動方向とは、互いに逆向きであることが好ましい。
【００５１】
また、上記実施例においては酸化剤ガスの流動方向と冷却媒体の流動方向とが一致しているが、発電反応によってアノード側に水が発生するような燃料電池においては、燃料ガスの流動方向と冷却媒体の流動方向とを一致させることによって本発明の効果が得られる。
【００５２】
さらに、上記実施例においては鉛直方向における酸化剤ガス出口マニホールドの位置を規定していないが、酸化剤ガス出口マニホールドは、酸化剤ガス入口マニホールドよりも鉛直方向に下側であることが好ましい。この場合、酸化剤ガス流路において発生する液体水の排出が促進されるからである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施例に係る燃料電池システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】本実施例に係る燃料電池の分解斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】セパレータの発電部とは反対側の面を示す平面図である。
【図５】セパレータの発電部側の面を示す平面図である。
【図６】セパレータの発電部側の面を示す平面図である。
【図７】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】酸化剤ガスおよび冷却水の流動方向を示す模式図である。
【図９】第２実施例に係る燃料電池における酸化剤ガスおよび冷却水の流動方向を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１１，１３  セパレータ
１２  発電部
２１ａ  冷却水入口マニホールド
２２ａ  酸化剤ガス入口マニホールド
２３ａ  燃料ガス出口マニホールド
３１  電解質膜
５１  冷却水流路
５２  酸化剤ガス流路
５３  燃料ガス流路
５４，５６，５８  ディンプル部
５５，５７，５９  突起部
１００，１００ａ  燃料電池
２００  燃料電池システム
２０１  冷却水循環ポンプ
２０２  酸化剤ガス供給手段
２０３  燃料ガス供給手段
【図１】
2007073192.tif 000003
【図２】
2007073192.tif 000004
【図３】
2007073192.tif 000005
【図４】
2007073192.tif 000006
【図５】
2007073192.tif 000007
【図６】
2007073192.tif 000008
【図７】
2007073192.tif 000009
【図８】
2007073192.tif 000010
【図９】
2007073192.tif 000011